Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

10.6: Mitose en cytokinese
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Mitosis and Cytokinesis
 
TRANSCRIPT

10.6: Mitosis and Cytokinesis

10.6: Mitose en cytokinese

In eukaryotic cells, the cell's cycle—the division cycle—is divided into distinct, coordinated cellular processes that include cell growth, DNA replication/chromosome duplication, chromosome distribution to daughter cells, and finally, cell division. The cell cycle is tightly regulated by its regulatory systems as well as extracellular signals that affect cell proliferation.

The processes of the cell cycle occur over approximately 24 hours (in typical human cells) and in two major distinguishable stages. The first stage is DNA replication, during the S phase of interphase. The second stage is the mitotic (M) phase, which involves the separation of the duplicated chromosomes into two new nuclei (mitosis) and cytoplasmic division (cytokinesis). The two phases are separated by intervals (G1 and G2 gaps), during which the cell prepares for replication and division.

The Process of Mitosis

Mitosis can be divided into five distinct stages—prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, and telophase. Cytokinesis, which begins during anaphase or telophase (depending on the cell), is part of the M phase, but not part of mitosis.

Prophase

As the cell enters mitosis, its replicated chromosomes begin to condense and become visible as threadlike structures with the aid of proteins known as condensins. The mitotic spindle apparatus begins to form between the centrosomes—which were duplicated during S phase—and migrate to opposite poles of the cell. The spindle is made up of filamentous structures called microtubules that are comprised of tubulin protein monomers. Spindle microtubules start extending towards the condensed chromosomes. The nucleolus, a component of the nucleus that produces ribosomes, vanishes, indicating the impending breakdown of the nucleus.

Prometaphase

During prometaphase, the microtubule filaments from the spindle apparatus continue to grow, and the chromosomes finish condensing. The nuclear envelope completely breaks down, releasing the chromosomes. Some of the microtubules attach to the released chromosomes, binding at a protein structure called the kinetochore that is present on the centromere of each pair of sister chromatids. Spindle microtubules from opposite poles attach at the kinetochores and capture the condensed sister chromatid pairs. Spindle microtubules that do not attach to chromosomes—polar and astral microtubules—help push the spindles apart and anchor the spindle poles to the cell membrane.

Metaphase

The spindle microtubules align each pair of the fully condensed sister chromatids along the equator of the cell—at the metaphase plate. The cell is now ready to divide.

Anaphase

The microtubules from opposite spindle poles, which are attached to the kinetochore structure, shorten and separate the sister chromatids at the centromere. The cohesion proteins that hold the chromatids together now break down. The shortening kinetochore microtubules cause each chromatid of the pair—now called chromosomes—to migrate to an opposite pole.

Telophase

Once the chromosomes reach opposite poles of the cell, they decondense and uncoil to form chromatin. The spindle microtubule filaments depolymerize into their tubulin monomers, which are then utilized as cytoskeletal elements in daughter cells. Nuclear envelopes reassemble around each set of chromosomes.

Cytokinesis

During cytokinesis in animal cells, actin filaments form a contractile ring in the plasma membrane to create a cleavage furrow, which eventually pinches the cell into two. In plant cells, vesicles from the Golgi apparatus carrying glucose, enzymes and structural proteins join to form a new cell plate at the location of the former metaphase plate. The growing cell plate fuses with the plasma membranes on each side, eventually forming a new cell wall that divides the cell into two.

Mitosis is now complete, generating two daughter cells that are identical to the parent cell. In most human cells, mitosis accounts for about one hour of the approximately 24-hour cell cycle.

In eukaryote cellen is de celcyclus - de delingscyclus - verdeeld in verschillende, gecoördineerde cellulaire processen die celgroei, DNA-replicatie / chromosoomduplicatie, chromosoomverdeling naar dochtercellen en tenslotte celdeling omvatten. De celcyclus wordt strak gereguleerd door zijn regulerende systemen en door extracellulaire signalen die de celproliferatie beïnvloeden.

De processen van de celcyclus vinden plaats gedurende ongeveer 24 uur (in typische menselijke cellen) en in twee belangrijke onderscheiden stadia. De eerste fase is DNA-replicatie, tijdens de S-fase van interfase. De tweede fase is de mitotische (M) fase, die de scheiding van de gedupliceerde chromosomen in twee nieuwe kernen (mitose) en cytoplasmatische deling (cytokinese) omvat. De twee fasen worden gescheiden door intervallen (G 1 en G 2 gaten), waarin de cel zich voorbereidt op replicatie en deling.

Het proces van mitose

Mitose kan worden onderverdeeld in vijf distinctiefasen - profase, prometafase, metafase, anafase en telofase. Cytokinese, die begint tijdens anafase of telofase (afhankelijk van de cel), maakt deel uit van de M-fase, maar geen onderdeel van mitose.

Profase

Als de cel mitose binnengaat, beginnen de gerepliceerde chromosomen te condenseren en worden ze zichtbaar als draadachtige structuren met behulp van eiwitten die bekend staan als condensines. Het mitotische spilapparaat begint zich te vormen tussen de centrosomen - die werden gedupliceerd tijdens de S-fase - en migreert naar tegenovergestelde polen van de cel. De spil bestaat uit filamenteuze structuren die microtubuli worden genoemd en die bestaan uit tubuline-eiwitmonomeren. Spilmicrotubuli beginnen zich uit te breiden naar de gecondenseerde chromosomen. De nucleolus, een onderdeel van de kern dat ribosomen produceert, verdwijnt, wat wijst op de dreigende afbraak van de kern.

Prometafase

Tijdens prometafase blijven de microtubulusfilamenten van het spilapparaat groeien, aen de chromosomen eindigen met condenseren. De nucleaire envelop breekt volledig af, waardoor de chromosomen vrijkomen. Sommige microtubuli hechten zich vast aan de vrijgekomen chromosomen en binden zich aan een eiwitstructuur genaamd de kinetochoor die aanwezig is op de centromeer van elk paar zusterchromatiden. Spilmicrotubuli van tegenovergestelde polen hechten zich vast aan de kinetochoren en vangen de gecondenseerde zusterchromatideparen op. Spilmicrotubuli die niet hechten aan chromosomen - polaire en astrale microtubuli - helpen de spillen uit elkaar te duwen en verankeren de spilpolen aan het celmembraan.

Metafase

De microtubuli van de spil richten elk paar van de volledig gecondenseerde zusterchromatiden langs de evenaar van de cel - op de metafaseplaat. De cel is nu klaar om te delen.

Anafase

De microtubuli van tegenoverliggende spilpolen, die aan de kinetochoorstructuur zijn bevestigd, verkorten en scheiden de zusterchromatiden op het centromeer. De cohesie-eiwitten thbij het vasthouden breken de chromatiden nu samen af. De verkortende kinetochore microtubuli zorgen ervoor dat elke chromatide van het paar - nu chromosomen genoemd - naar een tegenoverliggende pool migreert.

Telofase

Zodra de chromosomen de tegenovergestelde polen van de cel bereiken, decondenseren ze en ontrollen ze om chromatine te vormen. De microtubuli-filamenten van de spil depolymeriseren in hun tubulinemonomeren, die vervolgens worden gebruikt als cytoskeletelementen in dochtercellen. Nucleaire enveloppen komen weer samen rond elke set chromosomen.

Cytokinese

Tijdens cytokinese in dierlijke cellen vormen actinefilamenten een samentrekkende ring in het plasmamembraan om een splitsingsgroef te creëren, die uiteindelijk de cel in tweeën knijpt. In plantencellen komen blaasjes van het Golgi-apparaat met glucose, enzymen en structurele eiwitten samen om een nieuwe celplaat te vormen op de locatie van de voormalige metafaseplaat. De groeiende celplaat versmelt met de plasmamembranen aan elke kant en vormt uiteindelijk een nieuwe celmuur die de cel in tweeën deelt.

De mitose is nu voltooid en genereert twee dochtercellen die identiek zijn aan de oudercel. In de meeste menselijke cellen vormt mitose ongeveer een uur van de celcyclus van ongeveer 24 uur.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter